(57)【要約】  複合材プレースメント装置はクリールから積層テーブルへの簡略化されたファイバ供給経路を有する。キャリッジが、オーバーヘッドビームの長さに沿ったＹ軸上での運動のために取り付けられる。シフト可能な圧縮ローラを有する複合材プレースメントヘッドがキャリッジによって支持される。オーバーヘッドビームの一端における静止クリールがＸ軸上に延びる幅を有する複合材料のバンドを形成する。Ｘ軸上での運動、ならびにＸ軸およびＹ軸に垂直なＣ軸の周りでの回転運動のために積層テーブルが取り付けられる。ヘッドのＹ軸上での運動、シフト可能な圧縮ローラ、および積層テーブルＸ軸およびＣ軸の運動により、ヘッドは、複合材料のバンドをＸ軸およびＹ軸に対して撚ることなく、Ｙ軸の両方向のいずれの方向においても複合材料を積層テーブルに適用することができるようになる。【選択図】図１
2019509190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリールから積層テーブルへの簡素化されたファイバ供給経路を有する複合材プレースメント装置であって、前記装置は、
互いに間隔を置いた直立支持体、および長さを有し作業区域にわたって水平Ｙ軸上に延びるオーバーヘッドビーム、を備える静止ブリッジと、
前記オーバーヘッドビームの前記長さに沿った水平Ｙ軸運動のために取り付けられたキャリッジと、
水平Ｙ軸上での運動とＺ軸上での制限された垂直運動のみのための、前記キャリッジによって支持された複合材プレースメントヘッドと、
前記キャリッジに支持され、Ｘ軸の周りの回転のために取り付けられたキャリッジ方向転換ローラと、
複合材料を前記キャリッジ方向転換ローラからシフト可能な圧縮ローラに方向転換する複数のヘッド方向転換ローラと、
前記キャリッジ方向転換ローラと前記シフト可能な圧縮ローラとの間の前記複合材料のためのＶ字形経路であって、前記Ｖ字形経路は前記ヘッドの垂直中心線に対して対称である、Ｖ字形経路と、
前記直立支持体のうちの１つの隣に配置された静止クリールであって、前記静止クリールは、前記Ｘ軸上に延びる幅と前記Ｙ軸上に延びる長さとを有する複合材料のバンドを形成する、静止クリールと、
前記クリールと前記キャリッジとの間に配置されたフェスツーンと、
水平Ｘ軸上での運動、前記Ｙ軸および前記Ｘ軸に垂直な垂直軸の周りでの回転Ｃ軸運動のために取り付けられた前記作業区域内の積層テーブルであって、前記Ｙ軸上での前記ヘッドの前記運動、および前記Ｘ軸上および前記垂直Ｃ軸周りでの前記積層テーブルの前記運動により、複合材料の前記バンドの前記幅を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に対して撚ることなく、前記ヘッドが複合材料を前記積層テーブルに任意の向きで適用することが可能になり、前記シフト可能な圧縮ローラは、前記ヘッドの前記垂直中心線のいずれかの側にシフトして、複合材料を前記Ｙ軸に沿ったいずれかの方向で前記積層テーブルに適用することができる、積層テーブルと、を備える装置。
【請求項２】
前記複合材プレースメントヘッドの前記垂直Ｚ軸上での制限された運動が、前記ヘッドを前記積層テーブルに接触させ、前記積層テーブルから後退させるために使用される、請求項１に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項３】
前記複合材プレースメントヘッドの前記垂直Ｚ軸上での運動が、複合材料部品が形成される際に、複合材料の前記積層テーブル上への積重ねに対応するために使用される、請求項１に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項４】
クリールから積層テーブルへの簡素化されたファイバ供給経路を有する複合材プレースメント装置であって、前記装置は、
互いに間隔を置いた直立支持体、およびＹ軸に沿って延びる長さを有し作業区域にわたるオーバーヘッドビーム、を備える静止ブリッジと、
前記オーバーヘッドビームの前記長さに沿った１次直線運動軸に沿った水平運動のために取り付けられたキャリッジと、
前記キャリッジによって支持された複合材プレースメントヘッドと、
Ｘ軸の周りの回転のために取り付けられた、前記キャリッジ内のキャリッジ方向転換ローラと、
前記オーバーヘッドビームの一端における前記直立支持体のうちの１つの隣に配置された第１の静止クリールであって、前記第１の静止クリールは、前記Ｘ軸上に延びる幅を有する複合材料のバンドを形成する、第１の静止クリールと、
前記１次直線軸に垂直な２次直線軸に沿った水平運動のために取り付けられ、前記１次直線軸および前記２次直線軸に垂直な中心線の周りの３次回転運動のために取り付けられた積層テーブルであって、前記ヘッドの前記１次直線運動軸上での前記運動、および前記積層テーブルの前記２次直線軸上および前記３次回転運動方向への前記運動によって、前記クリールと前記ヘッドとの間の複合材料の前記バンドの前記幅を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に対して撚ることなく、前記ヘッドが複合材料を前記積層テーブルに任意の向きで適用することが可能になる、積層テーブルと、を備える複合材プレースメント装置。
【請求項５】
前記１次直線運動軸は、前記装置の前記Ｙ軸に沿って延びる、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項６】
前記２次直線運動軸は、前記装置の前記Ｘ軸に沿って延びる、請求項５に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項７】
前記３次回転運動軸は、前記１次直線運動軸および前記２次直線運動軸に垂直な垂直Ｃ軸である、請求項６に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項８】
前記クリールと前記キャリッジとの間に配置されたフェスツーンを更に備え、前記ヘッドが前記クリールに対して前記Ｙ軸に沿って延びて後退する際に、前記フェスツーンが前記複合材料上に緩みのない張力を維持する、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項９】
前記クリールの出口における第１のフェスツーン方向転換ローラと、前記フェスツーンの下端における第２のフェスツーン方向転換ローラと、
前記フェスツーンの出口における第３のフェスツーン方向転換ローラと、を更に備え、前記第１、第２および第３のフェスツーン方向転換ローラの前記回転軸は全て前記Ｘ軸に平行である、請求項８に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１０】
前記複合材プレースメントヘッドのための第４の運動軸を更に備え、前記第４の運動軸は、前記ヘッドを前記積層テーブルに接触させ、前記積層テーブルから後退させるために使用される前記Ｚ軸上での垂直運動を含む、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１１】
前記第４の運動軸は、複合材料部品が形成される際に、複合材料の前記積層テーブルへの積重ねに対応するために使用される、請求項１０に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１２】
前記ヘッドの前記１次直線運動軸は、前記オーバーヘッドビームを横切る前記キャリッジの前記運動によってのみ提供される、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１３】
前記オーバーヘッドビームの第２の端部における、前記直立支持体のうちの別の前記直立支持体の隣に配置された第２の静止クリールを更に備える、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１４】
前記複合材プレースメントヘッド内に垂直スライドを更に備え、前記垂直スライドは、前記複合材プレースメントヘッドを前記積層テーブルに対して上昇および下降させる、請求項９に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１５】
前記クリールと前記複合材プレースメントヘッドとの間に直線ファイバ供給経路を更に備え、前記複合材料供給経路は前記オーバーヘッドビームに沿ったヘッド運動の前記１次軸に平行であり、前記ファイバ経路は、材料積層およびヘッド再配置中に、前記複合材料の中に長手方向の撚りを誘発する複合材料の方向転換を何ら有しない、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１６】
前記複合材プレースメントヘッドは、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に垂直なＺ軸の制限された運動が可能である、請求項６に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１７】
前記キャリッジ方向転換ローラを横切る複合材料の全ての運動は、常に前記キャリッジ方向転換ローラの回転面内にあり、それによって前記複合材料が前記キャリッジ方向転換ローラ上を通過する際に、前記複合材料に側方荷重が加えられることがない、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１８】
前記積層テーブルの回転は、オーバーヘッドビームに対して前記複合材プレースメントヘッドを回転させる必要がなく、複合材料の双方向積層に対して十分である、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１９】
前記Ｙ軸上での運動のための、前記キャリッジによって支持されたシフト可能な圧縮ローラを更に備え、前記シフト可能な圧縮ローラは、前記ヘッドの垂直中心線のいずれかの側にシフトして、前記Ｙ軸に沿ったいずれかの方向で複合材料を前記積層テーブルに適用することができる、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項２０】
前記作業区域内で前記Ｘ軸上で延びる直線案内経路であって、前記直線案内経路は、前記積層テーブルを前記Ｘ軸上での運動のために支持する、直線案内経路と、
前記作業区域内の第２の積層テーブルであって、前記第２の積層テーブルは前記直線案内経路上で支持され、前記第１の積層テーブルから離れて配置可能であり、それにより前記第１の積層テーブルが前記複合材プレースメントヘッドの下に配置されている間に、複合材料部品を前記第２の積層テーブルから除去することが可能である、第２の積層テーブルと、を更に備える、請求項１９に記載の複合材プレースメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１月１８日に出願された米国非仮特許出願第１４／９９７，６２７号の利益を主張し、その内容が本明細書に参照により組み込まれる。
複合材プレースメント装置は、ヘッドをＹ軸上を移動するように支持する固定静止ブリッジと、Ｘ軸上を移動しＣ軸上で回転するテーブルと、静止ブリッジに沿ったＹ軸に対して直線経路で複合材料をヘッドに送達するクリールと、を有する。
【背景技術】
【０００２】
Ｋａｐｐｅｓｓｅｒの特許である米国特許第８，９１９，４１０号は、ヘッドとクリールが固定位置にあって移動せず、テーブルがヘッドの下で移動する複合材プレースメント装置を示している。この静止ヘッドの手法は、例えば１辺が１メートル以下の全般的に小型のテーブルに対しては十分である。テーブルのサイズが増加するにつれて、ヘッドを支持するアームの下で必要とされるスロート(throat)の量は、テーブル移動行程とテーブル回転の全範囲にわたり完全に到達できるようにし、かつ支持構造体をクリアするために、極端に大きくなる。このためには、極端に大きな支持構造体と床面積が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複合材プレースメント装置は、例えば１辺が１メートルを超える比較的大きな寸法を有する部品を配置することができ、かつクリールからレイダウン(lay-down)表面に移動するに際して、複合材料バンドを撚ることのない簡素化した材料供給経路を有することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例えば１辺が２メートルのテーブルを収容するために、複合材プレースメント装置は、ヘッドを第１の直線軸に沿って移動させ、テーブルを第１の軸に垂直な第２の直線軸に沿って移動させる。１つの軸に沿った直線移動機能を有するテーブルによって、テーブルは、材料のレイダウンが生じる場所のいずれかの側に、延長された距離を移動することが可能になり、検査および／またはロード・アンロード作業などの２次作業が可能になる。このような配置は、例えば、第２のパレットまたはテーブルがヘッドから材料を受け取る設置において有用である。
【０００５】
装置の４つの主な特徴は、静止クロスブリッジ、主に１つの軸に沿って移動し、回転しないヘッド、回転し、かつヘッドに垂直な軸に沿って移動するテーブル、および静止クリールである。静止クロスブリッジは、複合材プレースメントヘッドを担持するスライドを支持する。ブリッジの下のテーブルは、ブリッジに垂直な軸に沿って移動し、テーブルは垂直軸の周りを回転する。装置設計は、ブリッジに沿った１次ヘッド運動軸に平行な、ヘッドとクリールとの間のＹ軸に対して直線のファイバ供給経路を生成する。これにより、ファイバ経路には、材料の堆積およびヘッドの再配置中に複合材料のバンドの中に長手方向の撚りを導入するファイバの方向転換が全く無い結果となる。この装置は最大２メートル平方の平坦な部品を生産するように設計されており、より大きなサイズのテーブルを有するように再設計され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】複合材プレースメント装置の斜視図である。
【図２】図１の複合材プレースメント装置の正面図である。
【図２Ａ】図２Ａは図２の円形部分２Ａの詳細図であり、上昇させた位置にある圧縮ローラを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは左に移動しながら複合材料を積層テーブルに適用するための、ヘッド中心線の右側の圧縮ローラを示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは右に移動しながら複合材料を積層テーブルに適用するための、ヘッド中心線の左側の圧縮ローラを示す図である。
【図３】図１および図２の複合材プレースメント装置のファイバ経路の斜視図である。
【図４】クリールとヘッドとの間のファイバ経路の俯瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ここで図面を参照すると、図１は参照番号１０によって全体として示される複合材プレースメント(placement)装置の斜視図である。複合材プレースメント装置１０は、互いに間隔を置いた直立支持体１３と、作業区域１６にわたるオーバーヘッドビーム（換言すれば、梁）１４と、を有する静止ブリッジ１２を備える。オーバーヘッドビーム１４は２つの経路１７を有し、経路１７はビーム１４の長さに沿う第１の直線運動軸線１９に沿った水平運動のために取り付けられたキャリッジ１８を支持する。複合材プレースメントヘッド２０はキャリッジ１８によって支持され、キャリッジ１８によって支持されるキャリッジ方向転換(redirect)ローラ２１は、Ｘ軸に平行な回転軸を有する。第１の静止クリール(creel)２４はオーバーヘッドビーム１４の一端において直立支持体１３の隣に配置されてよく、第２の静止クリール２６（図２で最もよく示される）はオーバーヘッドビーム１４の他端で他の直立支持体１３の隣に配置されてよい。各クリール２４および２６は、Ｙ軸上に延びる長さおよびＸ軸上に延びる幅３１（図３および図４に最もよく示される）を有する複合材料のバンド３０を形成する。本明細書で使用する場合、複合材料という用語は、樹脂含浸繊維、トウ(tow)、スリットテープ、プリプレグ材料、および他の類似材料を示すために使用され、これらの材料は全て当業者には知られており、これら用語は全て本出願において交換可能に用いられる。
【０００８】
２軸積層(lay-up)テーブル３２は、第１の直線軸１９に垂直な第２の直線運動軸３５に沿った水平運動のために、および第１の直線運動軸１９と第２の直線軸３５とに垂直な第３の軸３７の周りの回転運動のために取り付けられる。第１の直線運動軸１９は、装置のＹ軸に沿って延び、第２の直線運動軸３５は、装置のＸ軸に沿って延び、図４に示されるように、テーブルの第３の軸３７の周りの回転運動３７Ａは、装置のＺ軸に平行な垂直Ｃ軸の周りの運動である。
【０００９】
図１および図２に示されるように、垂直に向けられた複合材プレースメントヘッド２０はキャリッジ１８から下がっている。積層テーブル３２上におけるヘッド２０のＹ軸上の第１の直線運動軸１９は、静止ブリッジ１２によって提供される。複合材プレースメントヘッド２０はまた、制限された第４の運動軸を有し、垂直Ｚ軸運動４５がキャリッジ１８内の垂直スライド４２によって提供される。ヘッド２０の制限された垂直Ｚ軸運動４５は、Ｘ軸およびＹ軸に垂直であり、ツール３２の再配置の際に使用される。第４の運動軸４５は、Ｚ軸上での運動であり、テーブル回転３７Ａの中心線３７に平行であり、第１の移動軸であるＹ軸１９、および第２の移動軸であるＸ軸３５に対して相互に垂直である。第４の運動軸４５は、ツール３２をヘッドに対して再配置するために、圧縮ローラ４４を距離Ｄだけ上昇および下降させて、ツール３２に対してタッチダウン（換言すれば、接触または着地）および後退させるために設けられる。同じ垂直スライド４２を使用して、ヘッド２０を上昇および下降させ、複合材料４６の層がツール３２上に積層される際に、複合材料の積重ねに対応する。図２Ａは、積層テーブル３２の表面から距離Ｄだけ上昇させた圧縮ローラ４４を示す。
【００１０】
ヘッド２０は、Ｘ軸上を移動せず、いずれの軸に対しても回転または傾斜しない。ヘッド２０は、複合材料３０をキャリッジ方向転換ローラ２１からヘッド底部の圧縮ローラ４４の方向に方向転換する複数のヘッド方向転換ローラ４３を含んでもよい。ヘッド２０内のヘッド方向転換ローラ４３の数および配置は、ヘッドの特定の設計に応じて変化してもよい。圧縮ローラ４４は、複合材料をテーブルまたはツール３２に適用するために使用される。圧縮ローラ４４の回転軸４７およびヘッド方向転換ローラ４３の回転軸４７は全て、キャリッジ方向転換ローラ２１の回転軸と平行であり、かつ装置のＸ軸に平行である。最下方のヘッド方向転換ローラ４３と圧縮ローラ４４との間における、複合材料３０の２つの経路は、ヘッド２０の垂直中心線４９のいずれの側でも対称的な「Ｖ」字形の供給経路４８を形成する。ヘッド２０は、圧縮ローラ４４を垂直ヘッド中心線４９のいずれかの側にシフトさせる機構を含み、ヘッドがＹ軸１９に沿ったいずれかの方向に移動しながら複合材料をツール３２に適用することを可能にしてもよい。圧縮ローラをシフトさせるためのそのような機構の１つが、Ｖａｎｉｇｌｉａに発行された米国特許第８，６１３，３０２号に示されており、その開示が参照として本明細書に組み込まれる。
【００１１】
図２Ｂは、左に移動しながら複合材料を積層テーブル３２に適用するために、垂直中心線４９の右側にある圧縮ローラを示す。図２Ｃは、右に移動しながら複合材料を積層テーブル３２に適用するために、垂直中心線４９の左側にある圧縮ローラを示す。一方向にのみ移動させながら、積層テーブル３２に複合材料を適用することも可能であり、その場合には、圧縮ローラ４４をシフトさせるための機構は装置から除去されてもよい。
【００１２】
テーブル３２は、ターンテーブル５０に取り付けられ、Ｘ軸とＹ軸に垂直な垂直Ｃ軸３７上で回転し、ターンテーブル５０は、Ｙ軸方向１９に垂直なＸ軸方向３５に延びるレールまたは案内経路５２上に載るカート５１に取り付けられる。図１および図３に示されるように、２つのテーブル３２および３３が設けられてもよく、一方のテーブルはファイバの積層のためにヘッド２０の下に配置されてよく、他方のテーブルは部品の除去のためにレール５２の一端に配置されてよい。各積層テーブル３２および３３は、１次のＹ軸運動１９に垂直なＸ軸方向の２次の直線テーブル運動３５、ならびに１次運動方向１９および２次運動方向３５の両方に垂直な回転中心線３７を有するＣ軸上の第３の回転運動、を提供する２軸テーブルを備える。テーブル３２および３３の各々は、テーブル３２上の積層チャージ４６を、静止ブリッジ１２から離れた都合の良い地点へ、および部品除去用の他のテーブルから割送るために、経路５２上でＸ軸上に十分な直線移動行程を有する。
【００１３】
図４に示されるように、クリール２４は２つの側面に複合材料のスプール５５を有してもよく、フェスツーン(festoon)５６を含む。フェスツーン５６は、ヘッド２０に供給される複合材料３０のバンドに張力を与え、ヘッド２０がクリール２４の方向に移動するとき、複合材料３０を受け入れる。クリール２４は、床６５の上に取り付けられ、フェスツーン５６、キャリッジ方向転換ローラ２１、ヘッド方向転換ローラ４３、圧縮ローラ４４およびヘッド２０の中央を、Ｙ軸の方向１９に沿って通過する中心線６６を有する。Ｙ軸方向に平行な直線に沿って、ヘッドがクリール２４の方向に、およびクリール２４から移動する際に、クリールは複合材料３０をＹ軸方向１９でヘッドに供給する。図４は、装置設計によって、キャリッジ方向転換ローラ２１とクリール２４との間にファイバ供給経路が生成されることを示し、ファイバ供給経路はＹ軸に対して直線であり、ビーム１４に沿ったヘッド移動１９の１次軸に平行である。
【００１４】
図２および図４に示されるように、クリール２４の繰出し部にあるフェスツーン５６は、ヘッドがクリール２４に対して１次直線運動軸１９に沿って延びて後退する際に、複合材料３０に適切な張力を維持する。フェスツーン５６は、クリール２４の出口における第１のフェスツーン方向転換ローラ５７と、フェスツーン５６の下端における第２のフェスツーン方向転換ローラ５８と、フェスツーンの出口における第３のフェスツーン方向転換ローラ５９とを備える。第２のフェスツーン方向転換ローラ５８は、ヘッド２０のＹ運動軸１９に沿った位置に依存してＺ軸に平行に上下移動するフェスツーンスライド６０上に取り付けられて、フェスツーン５６を通過する複合材料への緩みのない張力を維持する。フェスツーンローラ５７、５８および５９の回転軸は全て、キャリッジ方向転換ローラ２１、ヘッド方向転換ローラ４３、圧縮ローラ４４、および装置のＸ軸の回転軸に平行である。フェスツーン内のローラの数および配置は、フェスツーンの特定の設計に応じて変化してもよい。
【００１５】
オペレータ制御ステーション６１は、作業区域１６の外側のクリール２４の前面近くに配置されて、クリール２４およびテーブル３２への視覚的アクセスを提供してもよい。オペレータ制御ステーション６１は、クリール２４およびテーブル３２の目視を容易にするために頭上から支持されてもよく、または床６５の上に取り付けられてもよい。２次制御ステーション６２は、レール５２のいずれかの端部に取り付けられて、カートが部品のローディングおよびアンローディング作業のためにレールの端部にあるとき、カート５１ならびにテーブル３２および３３の運動を制御してもよい。
【００１６】
動作中、ヘッド２０の動きをＹ軸方向１９に限定し、積層テーブル３２の動きをＸ軸方向３５および垂直Ｃ軸３７の周りに制限することにより、ヘッドは積層工程の間に、複合材料３０のバンドの幅３１をＹ軸およびＺ軸の周りに撚ることなく、任意の向きで複合材料を積層テーブル３２に適用することが可能になる。ヘッド２０はビーム１４と平行なＹ軸方向１９に移動するだけなので、クリール２４とヘッド２０との間のファイバ経路は、動作中にＹ軸に対して直線のままである。フェスツーンローラ５７、５８および５９、キャリッジ方向転換ローラ２１、ヘッド方向転換ローラ４３、ならびに圧縮ローラ４４の軸は全て、材料積層作業中にＸ軸に平行なままである。図２Ｂおよび図２Ｃに示されるように、シフト可能な圧縮ローラ４４は、複合材料の２方向での積層を可能にする。第２のクリール２６を使用して、複合材料のヘッド２０への供給を交互に行って、結果としてツール３２上へ複合材料の連続的な積層をもたらしてもよい。
【００１７】
他の固定ヘッド小型フラットプレースメントシステムに対する、小型４軸複合材プレースメントシステムの利点は、ヘッド２０をブリッジ１２に沿って移動させることにより、ヘッドが大きなシャトルテーブル上に張り出すことなく、より広いシャトルテーブルに必要とされる深いスロートを有するヘッド支持アームを必要とせずに、かなり広い部品サイズが可能になることである。複合材料３０の対称Ｖ字形経路４８、および圧縮ローラ４４をヘッド中心線４９のいずれかの側にシフトさせる能力により、複合材料のツール３２への双方向での適用と共に、ヘッドのＹ軸運動の高速反転が可能になる。
【００１８】
複合材プレースメント装置は、ファイババンド３０をクリール２４から２軸積層テーブル３２に供給するための簡素化された経路を有する。ヘッド２０の横断移動積層の運動方向１９は、常にビーム１４の長さに沿っており、Ｙ軸におよびクリール２４からのファイバ供給経路に平行である。これにより、クリール２４と圧縮ローラ４４との間でファイババンド３０のバンドの撚りを必要とすることなく、単純なインラインのファイバ供給経路が常に確立される。ヘッド２０はいずれの軸に対しても回転しないので、キャリッジ方向転換ローラ２１を横切るトウの全ての運動は、常に方向転換ローラ２１の回転面内にある。その結果、方向転換中に複合材料に側面荷重が加えられることがない。これにより、速い堆積速度における圧縮材料３０からの毛羽立ちの蓄積が低減される。フェスツーン５６は、ヘッド２０がテーブル３２上でブリッジ１２上を横断移動する際に、ファイバの張力を制御するために使用される。フェスツーン５６により、いかなる処理状況においても、ヘッド２０はクリール２４に向かって、およびクリール２４から迅速に移動することが可能になる。
【００１９】
小型４軸複合材プレースメント装置構成では、１辺が１メートルを超え、および１辺が最大３メートルの部品のフラットチャージ製造が可能になる。もちろん、製造される部品は正方形である必要はない。矩形、角柱状、円形、不規則な形状、またはこれらの形状の任意の組み合わせであってもよい。部品の最小の実用的サイズは１辺が０．２５メートルである。４軸の装置運動により、Ｘ軸およびＹ軸に対して任意のプライ方向でフラットチャージ４６を作製する能力が提供される。移動積層テーブル３２は、多軸運動機能を有するヘッドよりも低い移動機械質量、および改良されたオペレータアクセスを有する。テーブル３２のＣ軸３７周りの回転により、均衡のとれた積層を供給できる複合材料の双方向積層が可能になる。この結果、より低いコストで、より大きな積層速度と加速で、より厚いプライチャージが正確に作製される。
【００２０】
このように装置を説明してきたが、当業者には様々な改良および変更が思い浮かぶであろうし、これらの改良および変更は添付の特許請求の範囲によって規定されるような装置の範囲内にあることを意図している。
【図１】
2019509190.tif 000003
【図２】
2019509190.tif 000004
【図２Ａ】
2019509190.tif 000005
【図２Ｂ】
2019509190.tif 000006
【図２Ｃ】
2019509190.tif 000007
【図３】
2019509190.tif 000008
【図４】
2019509190.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月26日(2017.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリールから積層テーブルへの簡素化されたファイバ供給経路を有する複合材プレースメント装置であって、前記装置は、
互いに間隔を置いた直立支持体、および長さを有し作業区域にわたって水平Ｙ軸上に延びるオーバーヘッドビーム、を備える静止ブリッジと、
前記オーバーヘッドビームの前記長さに沿った水平Ｙ軸運動のために取り付けられたキャリッジと、
水平Ｙ軸上での運動とＺ軸上での制限された垂直運動のみのための、前記キャリッジによって支持された複合材プレースメントヘッドと、
前記キャリッジに支持され、Ｘ軸の周りの回転のために取り付けられたキャリッジ方向転換ローラと、
複合材料を前記キャリッジ方向転換ローラからシフト可能な圧縮ローラに方向転換する複数のヘッド方向転換ローラと、
前記キャリッジ方向転換ローラと前記シフト可能な圧縮ローラとの間の前記複合材料のためのＶ字形経路であって、前記Ｖ字形経路は前記ヘッドの垂直中心線に対して対称である、Ｖ字形経路と、
前記直立支持体のうちの１つの隣に配置された静止クリールであって、前記静止クリールは、前記Ｘ軸上に延びる幅と前記Ｙ軸上に延びる長さとを有する複合材料のバンドを形成する、静止クリールと、
前記クリールと前記キャリッジとの間に配置されたフェスツーンと、
水平Ｘ軸上での運動、前記Ｙ軸および前記Ｘ軸に垂直な垂直軸の周りでの回転Ｃ軸運動のために取り付けられた前記作業区域内の積層テーブルであって、前記Ｙ軸上での前記ヘッドの前記運動、および前記Ｘ軸上および前記垂直Ｃ軸周りでの前記積層テーブルの前記運動により、複合材料の前記バンドの前記幅を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に対して撚ることなく、前記ヘッドが複合材料を前記積層テーブルに任意の向きで適用することが可能になり、前記シフト可能な圧縮ローラは、前記ヘッドの前記垂直中心線のいずれかの側にシフトして、複合材料を前記Ｙ軸に沿ったいずれかの方向で前記積層テーブルに適用することができる、積層テーブルと、を備える装置。
【請求項２】
前記複合材プレースメントヘッドの前記垂直Ｚ軸上での制限された運動が、前記ヘッドを前記積層テーブルに接触させ、前記積層テーブルから後退させるために使用される、請求項１に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項３】
前記複合材プレースメントヘッドの前記垂直Ｚ軸上での運動が、複合材料部品が形成される際に、複合材料の前記積層テーブル上への積重ねに対応するために使用される、請求項１に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項４】
クリールから積層テーブルへの簡素化されたファイバ供給経路を有する複合材プレースメント装置であって、前記装置は、
互いに間隔を置いた直立支持体、およびＹ軸に沿って延びる長さを有し作業区域にわたるオーバーヘッドビーム、を備える静止ブリッジと、
前記オーバーヘッドビームの前記長さに沿った１次直線運動軸に沿った水平運動のために取り付けられたキャリッジと、
前記キャリッジによって支持された複合材プレースメントヘッドと、
Ｘ軸の周りの回転のために取り付けられた、前記キャリッジ内のキャリッジ方向転換ローラと、
前記オーバーヘッドビームの一端における前記直立支持体のうちの１つの隣に配置された第１の静止クリールであって、前記第１の静止クリールは、前記Ｘ軸上に延びる幅を有する複合材料のバンドを形成する、第１の静止クリールと、
前記１次直線軸に垂直な２次直線軸に沿った水平運動のために取り付けられ、前記１次直線軸および前記２次直線軸に垂直な中心線の周りの３次回転運動のために取り付けられた積層テーブルであって、前記ヘッドの前記１次直線運動軸上での前記運動、および前記積層テーブルの前記２次直線軸上および前記３次回転運動方向への前記運動によって、前記クリールと前記ヘッドとの間の複合材料の前記バンドの前記幅を前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に対して撚ることなく、前記ヘッドが複合材料を前記積層テーブルに任意の向きで適用することが可能になる、積層テーブルと、を備え、
前記ヘッドの前記１次直線運動軸は、前記オーバーヘッドビームを横切る前記キャリッジの前記運動によってのみ提供される複合材プレースメント装置。
【請求項５】
前記１次直線運動軸は、前記装置の前記Ｙ軸に沿って延びる、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項６】
前記２次直線運動軸は、前記装置の前記Ｘ軸に沿って延びる、請求項５に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項７】
前記３次回転運動軸は、前記１次直線運動軸および前記２次直線運動軸に垂直な垂直Ｃ軸である、請求項６に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項８】
前記クリールと前記キャリッジとの間に配置されたフェスツーンを更に備え、前記ヘッドが前記クリールに対して前記Ｙ軸に沿って延びて後退する際に、前記フェスツーンが前記複合材料上に緩みのない張力を維持する、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項９】
前記クリールの出口における第１のフェスツーン方向転換ローラと、前記フェスツーンの下端における第２のフェスツーン方向転換ローラと、
前記フェスツーンの出口における第３のフェスツーン方向転換ローラと、を更に備え、前記第１、第２および第３のフェスツーン方向転換ローラの前記回転軸は全て前記Ｘ軸に平行である、請求項８に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１０】
前記複合材プレースメントヘッドのための第４の運動軸を更に備え、前記第４の運動軸は、前記ヘッドを前記積層テーブルに接触させ、前記積層テーブルから後退させるために使用される前記Ｚ軸上での垂直運動を含む、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１１】
前記第４の運動軸は、複合材料部品が形成される際に、複合材料の前記積層テーブルへの積重ねに対応するために使用される、請求項１０に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１２】
前記オーバーヘッドビームの第２の端部における、前記直立支持体のうちの別の前記直立支持体の隣に配置された第２の静止クリールを更に備える、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１３】
前記キャリッジ内に垂直スライドを更に備え、前記垂直スライドは、前記複合材プレースメントヘッドを前記積層テーブルに対して上昇および下降させる、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１４】
前記クリールと前記複合材プレースメントヘッドとの間に直線ファイバ供給経路を更に備え、前記複合材料供給経路は前記オーバーヘッドビームに沿ったヘッド運動の前記１次軸に平行であり、前記ファイバ経路は、材料積層およびヘッド再配置中に、前記複合材料の中に長手方向の撚りを誘発する複合材料の方向転換を何ら有しない、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１５】
前記複合材プレースメントヘッドは、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に垂直なＺ軸の制限された運動が可能である、請求項６に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１６】
前記キャリッジ方向転換ローラを横切る複合材料の全ての運動は、常に前記キャリッジ方向転換ローラの回転面内にあり、それによって前記複合材料が前記キャリッジ方向転換ローラ上を通過する際に、前記複合材料に側方荷重が加えられることがない、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１７】
前記積層テーブルの回転は、オーバーヘッドビームに対して前記複合材プレースメントヘッドを回転させる必要がなく、複合材料の双方向積層に対して十分である、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１８】
前記Ｙ軸上での運動のための、前記キャリッジによって支持されたシフト可能な圧縮ローラを更に備え、前記シフト可能な圧縮ローラは、前記ヘッドの垂直中心線のいずれかの側にシフトして、前記Ｙ軸に沿ったいずれかの方向で複合材料を前記積層テーブルに適用することができる、請求項４に記載の複合材プレースメント装置。
【請求項１９】
前記作業区域内で前記Ｘ軸上で延びる直線案内経路であって、前記直線案内経路は、前記積層テーブルを前記Ｘ軸上での運動のために支持する、直線案内経路と、
前記作業区域内の第２の積層テーブルであって、前記第２の積層テーブルは前記直線案内経路上で支持され、前記第１の積層テーブルから離れて配置可能であり、それにより前記第１の積層テーブルが前記複合材プレースメントヘッドの下に配置されている間に、複合材料部品を前記第２の積層テーブルから除去することが可能である、第２の積層テーブルと、を更に備える、請求項１８に記載の複合材プレースメント装置。
【国際調査報告】
2019509190.tif 000010
2019509190.tif 000011